Mehr als drei Viertel der Erdatmosphäre bestehen aus Stickstoff, doch nur vier Hundertstel der Masse der Ozeane, Atmosphäre und Erdkruste bestehen aus Stickstoff. Da Regentropfen auf ihrem Weg zum Boden die Atmosphäre durchdringen, enthält Regenwasser auch Stickstoff in unterschiedlichen Mengen. Stickstoff ist zwar kein Hauptbestandteil von Ozeanen und Landmassen, aber ein wesentlicher Bestandteil für die Bildung von Proteinen sowohl bei Pflanzen als auch bei Tieren. Regenwasser übernimmt die entscheidende Aufgabe, Stickstoff vom Himmel in den Boden zu übertragen.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Regenwasser enthält geringe Mengen Stickstoff in Form von Stickstoffgas (N2), Ammonium (NH4) und Nitraten (NOx).
Die Chemie des Stickstoffs
Stickstoffgas ist ein sehr stabiles zweiatomiges Molekül, das nicht leicht mit anderen Atomen oder Molekülen wechselwirkt. Obwohl beispielsweise drei Viertel jedes Atemzuges, den Sie machen, aus Stickstoff besteht, wird nichts davon von Ihrem Körper verstoffwechselt. Das gleiche gilt für fast alle Pflanzen – sie können Stickstoff nicht direkt aus der Atmosphäre aufnehmen. Tatsächlich tun Hülsenfrüchte, die Stickstoff aus der Atmosphäre aufnehmen können, dies nicht direkt, sondern durch eine symbiotische Beziehung mit "Stickstoff-fixierenden" Bakterien in ihren Wurzeln. Die Bakterien „atmen“ Stickstoff ein und wandeln ihn in Verbindungen um, die die Wurzeln aufnehmen können.
Stickstoff und Wasser
Die chemische Stabilität von Stickstoff bedeutet, dass sich reiner Stickstoff nicht sehr gut mit Wasser vermischt. Stickstoffverbindungen wie Ammonium und Nitrate vermischen sich jedoch mit Wasser. Wenn diese Stickstoffverbindungen in der Luft vorhanden sind, können sie sich mit Wasser vermischen und mit Regenwasser herunterkommen. Die Frage ist dann, wie können sich stabile Stickstoffmoleküle in Stickstoffverbindungen umwandeln? Die Antwort ist, dass es Energie kostet. Blitze liefern beispielsweise genug Energie, um Stickstoffmoleküle zu spalten und die Bildung von Nitraten anzuregen – Moleküle mit Stickstoff- und Sauerstoffmolekülen. Bakterien, sich zersetzender Tierdung und Verbrennungsmotoren sind auch Energiequellen, die Stickstoffverbindungen produzieren, die in die Atmosphäre gelangen können.
Stickstoff im Regenwasser
Eine 2004 durchgeführte Studie über die chemische Zusammensetzung von Regenwasser an 48 Standorten in 31 Staaten fand Nitrate in fast allen Proben, obwohl sowohl zeitlich als auch räumlich stark variiert. Mehrere Studien in den 1990er Jahren zeigten, dass Standorte entlang der Küste des Golfs von Mexiko damit rechnen können, 18 Pfund Ammonium und Nitrate pro Hektar und Jahr aus Regenwasser zu gewinnen. Das ist etwa ein Zehntel des typischen Stickstoffbedarfs für den Anbau von Pflanzen.
Das Gute und das Böse
Da Regenwasser Stickstoff in einer Form enthält, die Pflanzen aufnehmen können, und Pflanzen Stickstoff zum Wachsen benötigen, haben Landwirte festgestellt, dass Regenwasser mehr Pflanzenwachstum anregt als Wasser aus anderen Quellen. Das ist gut, denn Landwirte müssen nicht so viel Kunstdünger ausbringen. In einigen Fällen führen menschliche Aktivitäten jedoch zu einem Stickstoffüberschuss im Regenwasser. Dies hat den Effekt, dass in einigen fragilen Ökosystemen, in denen einige Pflanzen – typischerweise Algen – das Gleichgewicht verlieren, die normalerweise durch Stickstoffmangel begrenzt sind, haben jetzt genug zusätzlichen Stickstoff aus dem Regenwasser, um andere zu ersticken Organismen.
